药液注入装置和药液注入系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于注入药液的药液注入装置和药液注入系统，并且更具体地涉及一种具有用于在注入药液期间监视药液的注入压力并且将该压力显示在显示器上的功能的药液注入装置。
【背景技术】
[0002]当前采用的医疗用图像诊断设备包括CT (计算机断层成像)扫描器、MRI (磁共振成像)设备、PET(正电子发射断层成像)设备、血管造影设备、MRA(MR血管造影)设备和超声成像诊断设备等。在使用上述设备时，经常将诸如造影剂或生理盐水等的药液注入到被检者以提供更好的造影效果。
[0003]通常将药液填充到具有缸体和活塞的注射器中。一般通过使用药液注入装置来注入注射器中所填充的药液。药液注入装置包括注射器保持机构和活塞驱动机构。在利用注射器保持机构保持注射器的状态下，活塞驱动机构使活塞前进移动以将注射器中所填充的药液注入到被检者。活塞驱动机构一般采用马达作为驱动源。
[0004]注入压力是用以判断药液是否正常注入到被检者的标准其中之一。在正常注入药液的情况下，药液的注入压力落在根据药液的注入路径或药液的粘度所设置的预定范围内。然而，例如在药液注入路径内的某处药液发生泄漏的情况下，药液的注入压力降至预定范围以下。作为对比，在注入路径发生堵塞的情况下，注入压力升至预定范围以上。
[0005]专利文献1说明了这种药液的注入压力的实时检测，并且在所检测到的注入压力在预定范围外的情况下，发出警告或停止活塞驱动机构的操作。专利文献1说明了针对活塞驱动机构所设置的测压元件、或者通过使用根据施加至活塞驱动机构的负荷而发生改变的流经马达的电流值(以下还称为马达电流)来进行检测的部件，作为用于注入该注入压力的部件，并且可以组合使用这两个部件或者可以使用这两个部件中的仅一个部件。专利文献1还说明了将所检测到的注入压力以图形式显示在显示器上。
[0006]现有技术文献_7] 专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2011-206399
【发明内容】
[0009]发明要解决的问题
[0010]由于基于马达电流的测量结果来检测注入压力不需要诸如测压元件等的用于检测压力的检测器，因此与使用测压元件的情况相比，这种检测可以具有需要更少数量的部件的优点。然而，在通过使用马达电流的测量结果检测到注入压力、并且如果所检测到的注入压力升至预先设置的界限压力以上则停止活塞驱动机构的操作的情况下，发生以下问题。
[0011]第一个问题是由于注入的初始阶段的误检测因而操作可能停止的可能性。在活塞驱动机构的操作开始时，浪涌电流流经马达。马达的负荷越高(诸如以相对较高的速度注入药液的情况等)，浪涌电流越大。根据药液的注入压力的设置，在浪涌电流超过与注入压力的上限值相对应的马达电流的情况下，药液注入装置判断为超过注入压力的上限值并且停止活塞驱动机构的操作。
[0012]第二个问题是以下事实:一旦由于通过使用马达电流的测量结果所检测到的注入压力达到预定上限值、因此活塞驱动机构的操作或马达的操作停止，在马达停止期间，没有电流流经马达，因而无法测量注入压力。在将随时间经过而发生改变的注入压力实时地显示在显示器上的情况下，即使在实际注入压力逐渐下降时，马达停止也使得在图上指示零。结果，用户误假定马达由于注入压力极低而停止，而不是由于注入压力达到预定的界限压力而停止。
[0013]本发明的目的是提供如下一种药液注入装置和药液注入系统，其中该药液注入装置和药液注入系统可以消除在通过使用流经用于驱动活塞驱动机构的马达的马达电流的测量结果来检测药液的注入压力时发生的诸如启动时的误检测和不正确的图显示等的问题。
_4] 用于解决问题的方案
[0015]本发明提供一种药液注入装置，用于注入具有缸体和活塞的注射器中所填充的药液，所述药液注入装置包括:
[0016]活塞驱动机构，其由马达进行驱动，并且用于使所述注射器的活塞相对于缸体进行前后移动；
[0017]马达电流测量电路，其被配置为测量马达电流，其中所述马达电流是流经所述马达的电流；
[0018]显示装置；以及
[0019]注入装置控制电路，其被配置为控制所述马达的操作以使得根据药液的注入协议来注入所述注射器内的药液，通过使用所述马达电流测量电路的马达电流的测量结果来计算药液的注入压力，并且将所计算出的注入压力显示在所述显示装置上，
[0020]其中，所述注入装置控制电路被配置为在药液的注入操作期间在所述注入压力达到预先设置的界限压力的情况下暂时停止所述马达的操作，并且在由于所述注入压力达到所述界限压力而导致所述马达的操作停止期间，代替所计算出的注入压力而将所述界限压力作为所述注入压力显示在所述显示装置上。
[0021]本发明提供一种药液注入系统，用于将具有缸体和活塞的注射器中所填充的药液注入到被检者中、并且拍摄注入了药液的被检者的断层图像，所述药液注入系统包括:
[0022]药液注入装置，其包括活塞驱动机构，其中所述活塞驱动机构由马达进行驱动并且用于使所述注射器的活塞相对于缸体进行前后移动；
[0023]马达电流测量电路，其被配置为测量马达电流，其中所述马达电流是流经所述马达的电流；
[0024]显示装置；
[0025]摄像单元，其被配置为拍摄注入了药液的被检者的断层图像；以及
[0026]注入装置控制电路，其被配置为控制所述马达的操作以使得根据药液的注入协议来注入所述注射器内的药液，通过使用所述马达电流测量电路的马达电流的测量结果来计算药液的注入压力，并且将所计算出的注入压力显示在所述显示装置上，
[0027]其中，所述注入装置控制电路被配置为在药液的注入操作期间在所述注入压力达到预先设置的界限压力的情况下暂时停止所述马达的操作，并且在由于所述注入压力达到所述界限压力而导致所述马达的操作停止期间，代替所计算出的注入压力而将所述界限压力作为所述注入压力显示在所述显示装置上。
[0028]本发明提供一种显示方法，用于在具有缸体和活塞的注射器内所填充的药液通过马达所驱动的活塞驱动机构使所述活塞前进运动而被注入的情况下，将注入压力显示在显示装置上，所述显示方法包括以下步骤:
[0029]测量马达电流；
[0030]通过使用所述马达电流的测量结果来计算注入压力；
[0031]将所计算出的注入压力显示在所述显示装置上；
[0032]在所计算出的注入压力达到预先设置的界限压力的情况下，暂时停止所述马达的操作；以及
[0033]在所述马达的操作暂时停止期间，代替所计算出的注入压力而将所述界限压力作为所述注入压力显示在所述显示装置上。
[0034]本发明提供一种药液注入装置所用的计算机程序，所述药液注入装置用于使具有缸体和活塞的注射器中所填充的药液通过马达所驱动的活塞驱动机构使所述活塞前进移动而注入、并且将药液的注入压力显示在显示装置上，所述计算机程序使所述药液注入装置进行处理，所述处理包括以下步骤:
[0035]测量马达电流；
[0036]通过使用所述马达电流的测量结果来计算注入压力；
[0037]将所计算出的注入压力显示在所述显示装置上；
[0038]在所计算出的注入压力达到预先设置的界限压力的情况下，暂时停止所述马达的操作；以及
[0039]在所述马达的操作暂时停止期间，代替所计算出的注入压力而将所述界限压力作为所述注入压力显示在所述显示装置上。
[0040]发明的效果
[0041]根据本发明，在使用流经用于驱动活塞驱动机构的马达的马达电流的测量结果来计算药液的注入压力并且将所计算出的注入压力显示在显示装置上的药液注入装置中，即使在由于注入压力到达界限压力因此停止马达的操作的情况下，也可以显示接近实际注入压力的注入压力。
【附图说明】
[0042]图1是根据本发明的一个实施例的透视摄像系统的立体图。
[0043]图2是图1所示的控制台的正视图。
[0044]图3是图1所示的注入头在安装有注射器的状态下的立体图。
[0045]图4是用于说明图3所示的注入头中的注射器如何经由适配器安装的图。
[0046]图5是图1所示的药液注入装置的框图。
[0047]图6是示出在注射器正常保持在缸体保持机构上的状态下的RFID标签和RFID模块的天线之间的位置关系的截面图。
[0048]图7是示出根据本发明的一个实施例的从注入操作开始起的时间和注入速度之间的关系的图。
[0049]图8是示出在一旦注入压力达到界限压力就停止马达的操作的情况下的时间和注入压力之间的关系的图。
[0050]图9是示出根据本发明的一个实施例的实际注入压力(Pr)、所计算出的注入压力(pc)和所显示的注入压力(Pd)的随时间经过的变化的示例的图。
[0051]图10A是本发明可使用的开关单元的示例的平面图。
[0052]图10B是图10A所示的开关单元的底面图。
[0053]图10C是图10A所示的开关单元的正面图。
[0054]图10D是图10A所示的开关单元的背面图。
[0055]图10E是图10A所示的开关单元的右侧面图。
[0056]图10F是图10A所示的开关单元的左侧面图。
[0057]图10G是示出图10A所示的开关单元的使用状态的立体图。
[0058]图11是示出本发明可使用的注射器的示例的具体结构的立体图。
[0059]图12是示出本发明可使用的注射器的其它示例的具体结构的立体图。
[0060]图13是示出支撑注入头的支架的附接有注入头的状态的其它示例的立体图。
[0061]图14是示出支架上所支撑的注入头的其它示例的立体图。
[0062]图15是根据本发明的其它实施例的药液注入系统的框图。
[0063]图16A是在预先设置了注入协议的情况下的显示画面的示例。
[0064]图16B是在预先设置了注入协议的情况下的显示画面的示例。
[0065]图16C是在预先设置了注入协议的情况下的显示画面的示例。
[0066]图17是示出在安装并检测具有RFID标签的注射器的情况下的画面显示的示例的图。
[0067]图18是示出在安装并检测具有RFID标签的注射器的情况下的画面显示的示例的图。
【具体实施方式】
[0068]参考图1，示出根据本发明的一个实施例的透视摄像系统，其中该透视摄像系统包括透视摄像装置200和药液注入装置100。透视摄像装置200和药液注入装置100可以彼此连接以使得能够在这两者之间进行数据的发送和接收。透视摄像装置200和药液注入装置100之间的连接可以是有线连接或无线连接。
[0069]透视摄像装置200包括被配置为进行摄像操作的扫描器201和被配置为控制扫描器201的操作的摄像控制单元(未示出)，并且可以获得利用药液注入装置100注入了药液的被检者的断层图像。该摄像控制单元可以包括监视器，其中该监视器能够显示用于设置摄像条件的画面、所获得的断层图像和与摄像有关的其它各种信息。
[0070]药液注入装置100包括:注入头110，其经由枢转臂122附接至支架121的上部；以及控制台101，用于控制药液注入装置100整体的操作。在本实施例中，注入头110和控制台101被形成为单独单元。支架121可以是脚轮上的支架以便于注入头110的移动。
[0071]AC(交流)适配器141连接至控制台101，并且用于向控制台101供给从AC转换得到的DC(直流)电力。如图2所示，控制台101具有按钮组102以及兼用作输入装置和显示装置的触摸面板103,其中该按钮组102包括:停止按钮102a，用于强制停止注入；起始按钮102b，用于显示起始画面；以及电源接通/断开所用的电源按钮102c。
[0072]如图3所示，例如填充有造影剂作为药液的注射器800能够可移除地安装在注入头110上。注射器800包括容纳药液且前端形成有导管的缸体、以及以相对于缸体可以前后移动的方式插入缸体的活塞。注入头110包括:缸体保持机构111，其被配置为保持缸体；以及加压器112,其可用于将注射器800的活塞推入到缸体保持机构111中所保持的缸体内。
[0073]加压器112固定至杆113的前端，其中该杆113可以利用诸如用于将马达的转动运动转换成直线运动的丝杠机构和齿轮齿条机构等的适当的转动运动转换机构而前后移动。在本发明中，将用于使活塞前后移动的包括马达、转动运动转换机构、杆113和加压器112的机构称为活塞驱动机构。除加压器112以外，活塞驱动机构容纳在由合成树脂制成的外壳体115内。
[0074]可以使用DC马达作为与活塞驱动机构所用的驱动源相对应的马达，并且特别地，优选可以使用无刷DC马达。无刷马达由于无刷子因而安静且耐久。由于无刷马达允许更高速转动，因此与有刷马达相比，可以通过增加外部齿轮比以减小施加至马达的转矩来减少用于以期望的注入压力注入药液所需的电流。无刷马达通常具有用于检测内部磁体的位置的诸如霍尔传感器等的传感器。可以使用来自传感器的输出来容易地提供马达的转动量和转动速度。马达的转动量和转动速度与加压器112的位置和移动速度相对应，这意味着可以使用马达的传感器来检测药液的注入量等。这样使得在注入头110中不需要专用于检测药液的注入量等的任何传感器，由此可以简化注入头110的结构。
[0075]除活塞驱动机构的一部分(例如，加压器112)以外，注入头110整体被由合成树脂制成的壳体115覆盖。在壳体115的上面配置多个操作按钮116以使得能够通过用户的操作使活塞驱动机构进行工作。
[0076]本实施例的注入头110上的操作按钮116包括:为了进入注入就绪状态所操作的确认按钮116a、为了开始注入所操作的开始按钮116b、为了使加压器112 (例如，以1.5ml/sec的注入速度)前进移动任意距离所操作的前进按钮116c、为了使加压器112的移动速度加速(例如，以前进或后退的方式向当前注入速度加上8ml/sec)所操作的加速按钮116d、为了使加压器112 (例如，以1.5ml/sec的注入速度)后退移动任意距离所操作的后退按钮116e、为了使加压器112后退移动至初始化位置所操作的自动返回按钮116f、为了手动停止或中断操作所操作的停止按钮116g、116h、以及为了使加压器以低速(例如，0.7ml/sec)前进/后退移动所操作的路线开关116i。
[0077]缸体保持机构111被配置为经由适配器600安装有注射器800。根据可填充的药液的容量而存在各种大小的注射器800。适配器600是针对注射器800的这些大小各自所设置的。如图4所示，适配器600被配置为保持关联的注射器800的缸体的末端所形成的缸体凸缘801，并且可移除地安装在注入头110的缸体保持机构111上。
[0078]例如，可以通过将适配器600安装在注入头110的缸体保持机构111上、然后将注射器800的缸体凸缘801保持在适配器600上，来进行注射器800向注入头110的安装。适配器600具有用于容纳缸体凸缘801的槽，并且缸体凸缘801插入到该槽以将注射器800保持在适配器600上。可以设置并使用锁定机构，使得在将缸体凸缘801插入到适配器600的槽之后，使注射器800绕其轴转动预定角度(例如，90度)以使缸体锁定。这样使用适配器600以使得能够将各种大小的注射器800安装在注入头110上。
[0079]注射器800可以是已填充有药液的制药商所提供的预填充型的注射器、或者可以是能够在医疗现场填充药液的现场填充型的注射器。
[0080]再次参考图1，药液注入装置100还可以包括与注入头110分开的被形成为单独单元的电源箱130。电源箱130将经由电源线缆142所输入的AC电力转换成DC电力，并且经由使注入头110和电源箱130相连接的头线缆143供给该转换得到的DC电力。
[0081]在向被检者注入药液并且获得图像时，上述组件中的扫描器201、注入头110和电源箱130设置在检查室中，并且透视摄像装置200的摄像控制单元和药液注入装置100的控制台101设置在经由壁与检查室分开的操作室中。因而，优选经由无线通信来进行控制台101和注入头110之间的信号和数据的发送和接收。无需说明，可以通过在使检查室与操作室分开的壁中形成线缆所用的路径并且经由该路径牵引线缆来进行有线通信。在本实施例中，电源箱130设置有无线通信功能，使得在控制台101和注入头110之间经由电源箱130来进行信号的发送和接收。
[0082]以下将参考图5所示的框图来说明上述的药液注入装置100的功能。图5仅示出药液注入装置100的主要功能，并且本发明不限于此。
[0083]电源箱130包括AC/DC电源单元156和无线通信模块155。AC/DC电源单元156将从商用电源所供给的AC电力经由电源线缆142转换成DC电力，并且将该DC电力供给至无线通信模块155和注入头110。无线通信模块155配备有通信所用的天线157,并且辅助控制台101和注入头110之间的信号的发送和接收。尽管本实施例被配置成电源箱130与控制台101进行无线通信并且经由头线缆143与注入头110进行有线通信，但电源箱130还可以与注入头110进行无线通信，或者无线通信模块155可以内置于注入头110以使得能够在控制台101和注入头110之间进行直